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L’ère où les Formule 1 étaient propulsées par un simple moteur thermique est révolue. Depuis 2009 et l’apparition du KERS, les monoplaces disposent désormais de multiples moteurs et batteries. Une partie thermique, une autre électrique, fonctionnant en harmonie et formant ce que l’on nomme le bloc propulseur. Un vaste ensemble que l’on pourrait schématiquement diviser en deux entités distinctes. D’un côté le moteur à combustion interne (ou ICE pour Internal Combustion Engine), de l’autre, le système de récupération d’énergie (ou ERS pour Energy Recovery System). Voici comment la récupération d’énergie fonctionne au sein d’une monoplace.
Les premiers systèmes de récupération d’énergie en Formule 1
Malgré un système de pression hydraulique, observé sur les McLaren à la fin des années 1990 et permettant de récupérer une partie de l’énergie perdue au freinage pour la restituer aux roues arrière, la récupération d’énergie est officiellement apparue en Formule 1 en 2009.
Cette année-là, le règlement autorisait les écuries à doter leurs monoplaces d’un système permettant de récupérer une partie de l’énergie libérée au freinage (l’énergie cinétique) : Le KERS (Kinetic Energy Recovery System ou Système de Récupération de l’Énergie Cinétique). Un générateur permettant de convertir cette énergie en énergie électrique, stockée dans une batterie et permettant de fournir à chaque tour un gain de 80 chevaux durant 6,67 secondes lorsque le KERS était activé par le pilote.
Mais le KERS n’a pas fait long feu. Son rendement était faible sur la plupart des circuits, il ne permettait d’économiser qu’environ 1,5 litres de carburant par Grand Prix et surtout, le système dans sa globalité alourdissait fortement les monoplaces et perturbait l’équilibre de ces dernières. Ainsi, seuls Ferrari et McLaren se sont obstinés à utiliser le KERS tout au long de cette saison 2009, avant de se raviser et le délaisser l’année suivante, comme le reste des écuries.
La récupération d’énergie sur les monoplaces actuelles
Après l’échec du KERS, les instances de la Formule 1 ont voulu rectifier le tir et le règlement introduit en 2014 a fait entrer le système de récupération d’énergie dans une nouvelle dimension. Aux côtés d’un moteur à combustion interne réduit de taille, passant d’un V8 de 2 400 cm3 à un V6 de 1 600 cm3, venait dès lors se greffer un SREC (Système de Récupération de l’Énergie Cinétique) composé de deux éléments principaux : Le MGU-K et le MGU-H.
Le premier, le MGU-K (Motor Generator Unit Kinetic) est un générateur électrique relié aux roues arrière et au vilebrequin (une bielle transformant le mouvement rectiligne des pistons en un mouvement rotatif et assurant ainsi la transmission de l’énergie), permettant de récupérer et stocker dans des batteries une partie de l’énergie libérée lors du freinage. En d’autres termes, le fonctionnement du MGU-K est semblable à celui de son prédécesseur, le KERS. Cette unité emmagasine l’énergie libérée à chaque freinage sous forme d’énergie électrique stockée dans des batteries, puis la délivre lorsqu’elle est demandée, pouvant conférer une puissance additionnelle de 161 chevaux sur 33 secondes à chaque tour.
Le second, le MGU-H (Motor Generator Unit Heat), récupère quant à lui l’énergie des gaz d’échappements chauds libérée par le moteur à combustion. Relié au turbocompresseur, le moteur du MGU-H tourne quand les gaz d’échappement le traversent, puis convertit cette énergie et énergie électrique. À l’inverse du MGU-K, cette énergie peut ensuite être utilisée de différentes manières.
Elle peut être envoyée dans des batteries de stockage, fournie directement au MGU-K pour qu’il puisse délivrer plus de puissance, ou bien alimenter le turbocompresseur lui-même afin de le maintenir à un régime élevé, même quand le pilote n’appuie pas sur la pédale d’accélérateur. Un avantage permettant d’éliminer le décalage du turbo et assurer au pilote une puissance maximale après un freinage, dès qu’il appuie à nouveau sur la pédale d’accélérateur.
Quand ce système de récupération de l’énergie cinétique (SREC) composé du MGU-K, du MGU-H et des batteries est activé et vient se greffer au moteur à combustion, une monoplace délivre une puissance supérieure à 1 000 chevaux. Aussi, leur introduction en 2014 a permis de réduire de 35 % la consommation des Formule 1, embarquant désormais 100 litres de carburant par Grand Prix.
Mais à l’horizon 2026, l’actuel système de récupération d’énergie connaîtra une nouvelle fois de profonds changements. Parmi les plus notables, la disparation du MGU-H. En adéquation avec leur politique de réduction des coûts et de plafonnement des budgets de chaque écurie, le développement de ce composant a été jugé bien trop coûteux par les instances régissant le monde de la F1. Dans ce domaine, les écuries actuelles possèdent un temps d’avance que les nouveaux constructeurs souhaitant entrer en Formule 1, tel Audi, ne pourront jamais combler en quelques mois seulement, qui plus est avec un budget limité. Pour une meilleure équité, le règlement sera simplifié. Le MGU-H disparaitra au profit d’un MGU-K qui dès lors, délivrera un maximum de 475 chevaux contre les 161 actuels.
